मिश्रित 3 डी संस्कृति से चयनात्मक सेल उन्मूलन पास इन्फ्रारेड Photoimmunotherapy तकनीक का प्रयोग
Summary
Eliminating specific cells without damaging other cells is extremely difficult, especially in established tissue, yet there is an urgent need for a cell elimination method in the tissue engineering field. Here, we present a method for specific cell elimination from a mixed 3D cell culture using near infrared photoimmunotherapy (NIR-PIT).
Abstract
Recent developments in tissue engineering offer innovative solutions for many diseases. For example, tissue engineering using induced pluripotent stem cell (iPS) emerged as a new method in regenerative medicine. Although this tissue regeneration is promising, contamination with unwanted cells during tissue cultures is a major concern. Moreover, there is a safety concern regarding tumorigenicity after transplantation. Therefore, there is an urgent need for eliminating specific cells without damaging other cells that need to be protected, especially in established tissue. Here, we present a method for specific cell elimination from a mixed 3D cell culture in vitro with near infrared photoimmunotherapy (NIR-PIT) without damaging non-targeted cells. This technique enables the elimination of specific cells from mixed cell cultures or tissues.
Introduction
अन्य कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए बिना विशिष्ट कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए बेहद मुश्किल है, विशेष रूप से स्थापित ऊतकों में, और ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक सेल उन्मूलन विधि के लिए एक तत्काल आवश्यकता है। 3 – आजकल पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में, भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (ते), स्टेम कोशिकाओं (पीएससी), या प्रेरित pluripotent स्टेम सेल (आईपीएस) का उपयोग ऊतक संस्कृतियों सामग्री का वादा कर रहे हैं 1।
हालांकि इस ऊतक उत्थान का वादा किया है, अवांछित कोशिकाओं के साथ संदूषण एक प्रमुख चिंता का विषय है। इसके अलावा, वहाँ प्रत्यारोपण 4,5 के बाद tumorigenicity के एक सुरक्षा चिंता का विषय है। हालांकि कई अध्ययनों से इन मुद्दों पर विशेष रूप से ध्यान केंद्रित किया है पुनर्योजी दवा 6 में, विशिष्ट कोशिकाओं को खत्म करने के लिए – 8, कोई व्यावहारिक तरीका विकसित किया गया है।
निकट अवरक्त photoimmunotherapy (NIR गड्ढे) एक उपचार एक एंटीबॉडी-photoabsorber conjugat पर आधारित हैई (एपीसी)। एक APC एक सेल विशिष्ट मोनोक्लोनल एंटीबॉडी (एमएबी) और एक photoabsorber, IR700 के होते हैं। IR700 एक हाइड्रोफिलिक सिलिका phthalocyanine व्युत्पन्न है और खुद को 9 से phototoxicity प्रेरित नहीं करता। IR700 covalently लाइसिन अणुओं के पक्ष श्रृंखला पर एमाइड अवशेषों के माध्यम से एंटीबॉडी संयुग्मित है। एपीसी कोशिका झिल्ली पर लक्ष्य अणुओं बांधता है और उसके बाद 690 एनएम पर NIR प्रकाश के संपर्क के बाद लगभग तत्काल सेल नेक्रोसिस लाती है। 14 – NIR प्रकाश, सेलुलर झिल्ली ruptures कोशिका मृत्यु 9 के लिए अग्रणी करने के लिए जोखिम के दौरान। 21 – NIR गड्ढे कई एंटीबॉडी या एंटीबॉडी टुकड़े, विरोधी EGFR, विरोधी HER2, विरोधी PSMA, विरोधी CD25, विरोधी मेसोथेलाइन, विरोधी GPC3, और विरोधी सीईए 15 सहित के साथ प्रभावी साबित हो गया है। इसलिए, NIR गड्ढे लक्ष्य अणुओं की एक विस्तृत विविधता के खिलाफ इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा, NIR-पिट एक अच्छी तरह से नियंत्रित इलाज है कि NIR-ligh सीमित द्वारा विशिष्ट क्षेत्रों के चुनिंदा उपचार के लिए अनुमति देता हैटी विकिरण 18,22।
यहाँ, हम मिश्रित 3 डी संस्कृतियों से NIR गड्ढे का उपयोग कर विशेष सेल उन्मूलन का एक तरीका मौजूद है।
Protocol
Representative Results
Discussion
हम NIR गड्ढे का उपयोग करके गैर लक्ष्य कोशिकाओं को नुकसान के बिना एक मिश्रित 3 डी सेल संस्कृति से विशेष सेल समाप्त करने की विधि का प्रदर्शन। अब तक, वहाँ सेल उन्मूलन का कोई व्यावहारिक तरीका एक बार ऊतक की स्थ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध के राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के अंदर का रिसर्च प्रोग्राम, राष्ट्रीय कैंसर संस्थान, कैंसर रिसर्च के लिए केंद्र द्वारा समर्थित किया गया।
Materials
| IRDye 700DX Ester Infrared Dye | LI-COR Bioscience (Lincoln, NE, USA) | 929-70011 | |
| Na2HPO4 | SIGMA-ALDRICH (St. Louis, MO, USA) | S9763 | |
| Sephadex G25 column (PD-10) | GE Healthcare (Piscataway, NJ, USA) | 17-0851-01 | |
| Coomassie (bradford) Plus protein assay | Thermo Fisher Scientific Inc (Waltham, MA, USA) | PI-23200 | |
| Perfecta3D 96-Well hanging Drop Plates | 3D Biomatrix Inc (Ann Arbor, MI, USA) | HDP1096-8 | |
| Optical power meter | Thorlabs (Newton, NJ, USA) | PM100 | |
| LED: L690-66-60 | Marubeni America Co. (Santa Clara, CA, USA) | L690-66-60 | |
| Vectibix (panitumumab) | Amgen (Thousand Oaks, CA, USA) | ||
| 35mm glass bottom dish, dish size 35mm, well size 10mm | Cellvis (Mountain View, CA, USA) | D35-10-0-N |
References
- Robinton, D. A., Daley, G. Q. The promise of induced pluripotent stem cells in research and therapy. Nature. 481 (7381), 295-305 (2012).
- Yamanaka, S. Induced pluripotent stem cells: past, present, and future. Cell stem cell. 10 (6), 678-684 (2012).
- Birchall, M. A., Seifalian, A. M. Tissue engineering’s green shoots of disruptive innovation. Lancet. 6736 (14), 11-12 (2014).
- Ben-David, U., Benvenisty, N. The tumorigenicity of human embryonic and induced pluripotent stem cells. Nat. Rev. Cancer. 11 (4), 268-277 (2011).
- Hanna, J. H., Saha, K., Jaenisch, R. Pluripotency and cellular reprogramming: facts, hypotheses, unresolved issues. Cell. 143 (4), 508-525 (2010).
- Lee, M. -. O., Moon, S. H., et al. Inhibition of pluripotent stem cell-derived teratoma formation by small molecules. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110 (35), 3281-3290 (2013).
- Miura, K., Okada, Y., et al. Variation in the safety of induced pluripotent stem cell lines. Nat. Biotechnol. 27 (8), 743-745 (2009).
- Tang, C., Lee, A. S., et al. An antibody against SSEA-5 glycan on human pluripotent stem cells enables removal of teratoma-forming cells. Nat. Biotechnol. 29 (9), 829-834 (2011).
- Mitsunaga, M., Ogawa, M., Kosaka, N., Rosenblum, L. T., Choyke, P. L. Cancer cell – selective in vivo near infrared photoimmunotherapy targeting specific membrane molecules. Nat. Med. 17 (12), 1685-1691 (2011).
- Mitsunaga, M., Nakajima, T., Sano, K., Kramer-Marek, G., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Immediate in vivo target-specific cancer cell death after near infrared photoimmunotherapy. BMC Cancer. 12 (1), 345 (2012).
- Nakajima, T., Sano, K., Mitsunaga, M., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Real-time monitoring of in vivo acute necrotic cancer cell death induced by near infrared photoimmunotherapy using fluorescence lifetime imaging. Cancer Res. 72 (18), 4622-4628 (2012).
- Sano, K., Mitsunaga, M., Nakajima, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Acute cytotoxic effects of photoimmunotherapy assessed by 18F-FDG PET. J. Nucl. Med. 54 (5), 770-775 (2013).
- Sato, K., Watanabe, R., et al. Photoimmunotherapy: Comparative effectiveness of two monoclonal antibodies targeting the epidermal growth factor receptor. Mol. Oncol. 8 (3), 620-632 (2014).
- Sato, K., Nagaya, T., Mitsunaga, M., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near infrared photoimmunotherapy for lung metastases. Cancer Lett. 365 (1), 112-121 (2015).
- Sato, K., Hanaoka, H., Watanabe, R., Nakajima, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near Infrared Photoimmunotherapy in the Treatment of Disseminated Peritoneal Ovarian Cancer. Mol. Cancer Ther. 14 (8), 141-150 (2014).
- Sato, K., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Photoimmunotherapy of Gastric Cancer Peritoneal Carcinomatosis in a Mouse Model. PloS one. 9 (11), 113276 (2014).
- Sato, K., Nagaya, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near Infrared Photoimmunotherapy in the Treatment of Pleural Disseminated NSCLC Preclinical Experience. Theranostics. 5 (7), 698-709 (2015).
- Sato, K., Nakajima, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Selective cell elimination in vitro and in vivo from tissues and tumors using antibodies conjugated with a near infrared phthalocyanine. RSC Adv. 5, 25105-25114 (2015).
- Watanabe, R., Hanaoka, H., et al. Photoimmunotherapy Targeting Prostate-Specific Membrane Antigen: Are Antibody Fragments as Effective as Antibodies. J. Nucl. Med. 56 (1), 140-144 (2014).
- Nakajima, T., Sano, K., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Improving the efficacy of Photoimmunotherapy (PIT) using a cocktail of antibody conjugates in a multiple antigen tumor model. Theranostics. 3 (6), 357-365 (2013).
- Shirasu, N., Yamada, H. Potent and specific antitumor effect of CEA-targeted photoimmunotherapy. Int J Cancer. 135 (11), 1-14 (2014).
- Sato, K., Nagaya, T., Nakamura, Y., Harada, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near infrared photoimmunotherapy prevents lung cancer metastases in a murine model. Oncotarget. 6 (23), 19747-19758 (2015).
- Nakajima, T., Sato, K., et al. The effects of conjugate and light dose on photo-immunotherapy induced cytotoxicity. BMC cancer. 14 (1), 389 (2014).
- Klimanskaya, I., Rosenthal, N., Lanza, R. Derive and conquer: sourcing and differentiating stem cells for therapeutic applications. Nat. Rev. Drug Discov. 7 (2), 131-142 (2008).
- Burmester, G. R., Feist, E., Dörner, T. Emerging cell and cytokine targets in rheumatoid arthritis. Nat. Rev. Rheumatol. 10 (2), 77-88 (2014).
- Pardoll, D. M. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nat. Rev. Cancer. 12 (4), 252-264 (2012).
